(57)【要約】【課題】  帯電物体との測定距離の依存性がなく、正確な測定ができる表面電位測定装置を提供すること。【解決手段】  帯電物体Ｔの表面までの距離Ｌを計測する距離センサ４と、帯電物体の表面電位であって、帯電物体との距離に応じて減衰する減衰曲線に沿った電位を検出する電位検出手段３と、演算手段２とを備え、演算手段２は、距離Ｌ、定数ａ，ｂとするとともに予め設定された基準距離Ｌｂにおいて１となり、上記減衰曲線の距離依存性をなくすための補正係数αを算出する演算式としてα＝ａ×Ｌ＋ｂを記憶し、距離センサ４で検出した距離Ｌに基づいて上記補正係数αを演算し、電位検出手段３で検出した電位Ｖｍに、上記補正係数αを乗算してこの乗算結果を上記帯電物体の表面電位として出力する。【選択図】  図１
2013007694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象である帯電物体の表面までの距離を計測する距離センサと、帯電物体の表面電位であって、帯電物体との距離に応じて減衰する減衰曲線に沿った電位を検出する電位検出手段と、演算手段とを備え、上記演算手段は、距離Ｌ、定数ａ，ｂとするとともに予め設定された基準距離Ｌｂにおいて１となり、上記減衰曲線の距離依存性をなくすための補正係数αを算出する演算式としてα＝ａ×Ｌ＋ｂを記憶し、上記距離センサで検出した距離Ｌに基づいて上記補正係数αを演算し、上記電位検出手段で検出した電位に、上記補正係数αを乗算してこの乗算結果を上記帯電物体の表面電位として出力する表面電位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯電物体の表面電位を、非接触で測定する表面電位測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電物体の表面電位を、非接触で測定する表面電位装置は、帯電物体と対向する検出電極の電位から帯電物体の表面電位を測定するものである。
帯電物体の表面電位を測定する際、帯電物体の表面に検出電極を接触させて測定することは不可能なので、帯電物体から離れた検出電極の電位を測定しているが、検出電極が帯電物体から離れているので、検出された電位の値は帯電物体の表面電位よりも小さい。そこで、この種の表面電位測定装置では、検出電極で検出された電位の値に所定の定数をかけて表面電位として出力している。
【０００３】
この定数は、以下のように実験的に求めたものである。
まず、表面電位が分かっている帯電物体を、上記検出電極によって計測する。そして、この検出電極の電位の値と、帯電物体の表面電位との比率を求め、これを上記定位数値とする。この定数値を、上記検出電極の電位に乗算すれば、帯電物体の表面電位の値となる。
なお、上記検出電極の電位は、帯電物体からの距離に応じて変化するので、上記定位数を算出する際の実験では、検出電極と帯電物体表面との距離、すなわち測定距離を予め決められた基準距離に保つようにする。
【０００４】
上記のように、上記検出電極の電位は、帯電物体の帯電電位だけでなく、帯電物体までの距離に依存するため、同じ帯電物体でも検出電極までの距離が違えば、異なる計測結果が出るということである。そのような検出値に上記定位数値を乗算しても、正しい表面電位を得ることはできない。
そのため、表面電位測定装置には、装置ごとに設定された基準距離に対応した定数値が設定され、表面電位の測定時には、その装置の基準距離に帯電物体と検出電極との距離を保つ必要がある。
【０００５】
そして、測定者が、帯電物体から検出電極までの距離を所定の測定距離に合わせやすくするため、距離センサを備えた測定装置が知られている（特許文献１、２参照）。
このような装置では、検出電極から測定対象である帯電物体までの距離を計測し、検出電極と帯電物体との距離を、予め設定された所定の距離にしてから測定ができるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０５７９８５号公報
【特許文献２】特開平５−１７２８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の表面電位測定装置は、正確な測定値を得るために、距離センサを利用して、測定対象と検出電極との距離を予め決められた距離にしなければならない。
このように、距離を合わせてから電位を測定する装置では、帯電物体の帯電状態が変化したり、移動したりするような場合には対応できず、正確な測定値を得ることができなかった。
この発明の目的は、帯電物体との測定距離の依存性がなく、正確な測定ができる表面電位測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、測定対象である帯電物体の表面までの距離を計測する距離センサと、帯電物体の表面電位であって、帯電物体との距離に応じて減衰する減衰曲線に沿った電位を検出する電位検出手段と、演算手段とを備え、上記演算手段は、距離Ｌ、定数ａ，ｂとするとともに予め設定された基準距離Ｌｂにおいて１となり、上記減衰曲線の距離依存性をなくすための補正係数αを算出する演算式としてα＝ａ×Ｌ＋ｂを記憶し、上記距離センサで検出した距離Ｌに基づいて上記補正係数αを演算し、上記電位検出手段で検出した電位に、上記補正係数αを乗算してこの乗算結果を上記帯電物体の表面電位として出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電位検出手段と帯電物体との距離が異なっても、基準距離で測定したときの値に換算して出力されるため、測定値が測定距離に依存しない。
また、測定時に、距離を合わせる必要がないので、移動する帯電物体や、帯電状況が変化する帯電物体についても、測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１はこの発明の実施形態の表面電位測定装置の構成図である。
【図２】図２は測定距離に応じた検出電位を示した減衰曲線である。
【図３】図３は補正係数αを算出する演算式を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、この発明の実施形態の表面電位測定装置の構成図である。
この実施形態の表面電位測定装置は、本体１内に、この発明の演算手段である演算部２と、これに接続した電位検出手段３と、距離センサ４と、出力部７とからなる。
電位検出手段３は、従来装置と同様に、電位を検出するための検出電極５と、この検出電極５の電位に基づいて帯電物体Ｔの表面電位を出力する検出部６とを備えている。
【００１２】
検出部６は、具体的には、上記検出電極５の電位を計測するとともに、その計測値と予め設定された定数とを乗算して、表面電位の計測値Ｖｍをとして演算部２に対して出力する。上記定数は、表面電位が分かっている帯電物体Ｔを、上記検出電極５からの距離を予め設定した基準距離Ｌｂに保った状態で計測したときの、検出電極の電位の値に対する上記表面電位の比率である。
【００１３】
つまり、上記検出部６は、従来の表面測定装置と同様に構成され、上記検出電極５と帯電物体Ｔとの距離を基準距離Ｌｂに維持して測定したときには、この検出部６から出力される検出値Ｖｍが帯電物体Ｔの表面電位の値となる。しかし、実際には測定距離が基準距離Ｌｂからずれることがあり、その場合には上記検出値Ｖｍは帯電物体Ｔの正しい表面電位とならない。そのため、この実施形態では上記演算部２において、上記検出値Ｖｍを補正するようにしている。
この補正については、後で説明するが、上記演算部２は、上記距離センサ４によって計測した帯電物体までの距離に応じて検出値Ｖｍを補正し、表面電位測定値の距離依存性をなくす機能を備えている。
【００１４】
また、距離センサ４は、測定対象である帯電物体Ｔの表面から上記検出電極５までの測定距離Ｌｍを測定するセンサであり、その計測値Ｌｍを上記演算部２へ入力するものである。なお、この距離センサ４の距離の測定原理は、例えば、超音波の反射を利用したものや、光学的なものなどどのようなものでもよい。
さらに、上記出力部７は、演算部２で補正された電位測定値を出力するための、ディスプレイなどである。但し、この出力部７を外部のプリンターやディスプレイに接続して、これら外部装置に測定値を表示させるようにしてもよい。
【００１５】
次に、上記演算部２の機能について説明する。
この演算部２は、上記検出部６から入力された検出値Ｖｍを、実際の測定距離に応じて補正する機能を備えている。
このように、測定距離に応じた補正が必要な理由は以下の理由による。
上記検出部６は、検出電極５の電位を測定するが、この検出電極５の電位は、帯電物体Ｔの表面電荷量と、検出電極５と帯電物体Ｔの表面との間の静電容量Ｃ１によって決まる。この静電容量Ｃ１は、帯電物体Ｔと検出電極５間の距離Ｌ、誘電率ε０、電極面積Ｓのとき、Ｃ１＝ε０・Ｓ／Ｌとなる。すなわち、静電容量Ｃ１は、測定距離Ｌに反比例し、検出電極の電位も測定距離Ｌに反比例する。従って、検出電極５の電位に、定数をかけた検出値Ｖｍも、測定距離Ｌに反比例する減衰曲線を描く。
【００１６】
そのため、上記検出値Ｖｍをそのまま帯電物体Ｔの表面電位Ｖとした場合、その測定距離が予め設定された基準距離Ｌｂのときにだけ、正しい値となる。
図２は検出値Ｖｍと測定距離Ｌとの関係を示した減衰曲線である。このグラフに示すように、基準距離Ｌｂで測定したときの検出値Ｖ０が、帯電物体Ｔの表面電位を表す値であるとき、測定距離が基準距離Ｌｂよりも大きいＬ１のとき、検出値Ｖ１は上記検出値Ｖ０よりも小さくなり、基準距離Ｌｂよりも小さいＬ２のとき、検出値Ｖ２は上記検出値Ｖ０よりも大きくなる。
これら検出値Ｖ１やＶ２を、基準測定距離Ｌｂで測定した場合のＶ０に補正する必要がある。
【００１７】
演算部２は、上記補正のための補正係数αを算出する下記の演算式（１）を記憶している。但し、ａ，ｂは定数、Ｌｍは距離センサ４が計測した測定距離である。
α＝ａ・Ｌｍ＋ｂ  ・・・（１）
【００１８】
上記演算式（１）は、測定距離Ｌｍが基準距離Ｌｂのときに、α＝１となる直線で表すことができる。なお、上記定数ａ、ｂは、表面電位の減衰曲線から、実験的に求めた値である。
上記補正係数αは、図３に示すように、基準距離Ｌｂのときにα＝１であり、測定距離Ｌ＞基準距離Ｌｂのときにはα＜１、測定距離Ｌ＜基準距離Ｌｂのときにはα＞１となる。
そして、演算部２は、上記演算式（１）に上記距離センサ４から入力された測定距離を代入して補正係数αを算出し、検出部６から入力された検出値Ｖｍに上記補正係数αを乗算してその値を帯電物体Ｔの表面電位として出力部７へ出力する。
【００１９】
上記のように、この実施形態の表面電位測定装置では、表面電位を測定するときに、同時に計測した測定距離に基づいて補正係数αを算出し、この補正係数αによって電位の検出値を補正している。そのため、上記検出電極５と帯電物体Ｔとの距離、すなわち測定距離を厳密に合わせなくても、正確な表面電位測定ができる。特に、測定距離を合わせることが難しい、移動する帯電物体や、状況が変化する帯電物体についても、正確な表面電位測定が可能である。
【００２０】
なお、上記実施形態では、上記検出部６において、検出電極５の電位に定数を乗算して表面電位に換算する演算を実行するようにしているが、この演算処理を上記演算部２で行うようにしてもよい。
そして、上記補正係数αを乗算してから上記定数を乗算するようにしてもよいし、上記補正αに上記定数値を含むようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
この発明の表面電位測定装置は、測定距離に依らずに表面電位を測定でき、特に、移動したり、帯電状態が変化したりする帯電物体の表面電位を測定する場合に適している。
【符号の説明】
【００２２】
１      本体
２      演算部
３      電位検出手段
４      距離センサ
５      検出電極
６      検出部
７      出力部
Ｔ      帯電物体
【図１】
2013007694.tif 000003
【図２】
2013007694.tif 000004
【図３】
2013007694.tif 000005